计算机网络概述

计算机网络的概念

计算机网络的定义

计算机网络是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通过通信线路连接起来，在网络操作系统，网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实现资源共享和信息传递的计算机系统。

计算机网络组成

1. 资源子网：提供软件资源和硬件资源
2. 通信子网：提供信息交换的网络节点和通信线路

计算机网络类型

按照拓扑分类

1. 星形结构
2. 树形结构
3. 总线型结构
4. 环形结构
5. 网状结构

按照范围分类

1. 局域网 LAN
2. 城域网 MAN
3. 广域网 WAN

按照传输方式分类

1. 有线传输
2. 无线传输

计算机网络体系结构

传输方式

按传输方向

1. 单工：只能单方向传输的工作模式
2. 双工：在同一时间，线路上只能允许一个方向的数据通过
3. 全双工：双方可以同时进行数据通信

按传输对象（方式）

1. 单播：1 对 1
2. 多播：1 对多
3. 广播：1 对 all

数据交换

1. 电路交换：整个报文从源头到终点连续的传输
2. 报文交换：整个报文先传送到相邻结点，全部存储下来查找转发表，再转发到下一个结点。
3. 分组交换：将一个报文分成多个分组，传送到相邻结点，再查找转发表，再转发到下一个结点。

通信协议和通信体系

宗旨：下层为上层服务

网络协议三要素

语法、语义、时序

OSI 参考模型

1. 应用层：为应用程序提供网络服务
2. 表示层：数据格式化，加密、解密
3. 会话层：建立、维护、管理会话连接
4. 传输层：建立、维护、管理端到端连接
5. 网络层：IP 寻址和路由选择
6. 数据链路层：控制网络层与物理层之间通信
7. 物理层：比特流传输

TCP/IP 参考模型

1. 网络接口层
2. 网际层
3. 传输层
4. 应用层

一、物理层

物理层的基本概念

四大特性

1. 机械特性：接口是怎样的

2. 电气特性：用多少伏的电

3. 功能特性：线路上电平电压的特性

4. 过程特性：实现不同功能所发射信号的顺序

两种信号

1. 模拟信号：特定频段的信号（有更加丰富的表现形式）

2. 数字信号：不是 1 就是 0

调制和编码

1. 调制： 模拟信号转换

2. 编码：数字信号转换（步骤：采样、量化、编码）

3. 区别：

   1. 数据可以通过编码手段转成数字信号，也可以通过调制手段将数据转为模拟信号。
   2. 数字数据可以通过数字发送器转化为数字信号（编码），也可以通过调制器转化为模拟信号（调）。
   3. 模拟数据可以通过 PCM 编码器转化为数字信号（编码），也可以通过放大器调制器转化为模拟信号（调制）

传输介质

双绞线

1. 屏蔽双绞线 STP：抗干扰强，贵
2. 非屏蔽双绞线 UTP：抗干扰弱，便宜
3. 568B 制作标准（常用）：橙白、橙、绿白、蓝、蓝白、绿、棕白、棕
4. 568A 制作标准（不常用）：13、26 调换（绿白、绿、橙白、蓝、蓝白、橙、棕白、棕）

光纤

1. 单模光纤：传输距离远、较细、可传输多种模式的光
2. 多模光纤：传输距离近、较粗、只传输一种模式的光

同轴电缆

被淘汰

无线

无线信号频率协议标准 IEEE802.11

三大部分

1. 源系统：发送数据的一端
2. 传输系统：传输过程中的各种传输介质
3. 目的系统：接收数据的电脑

物理层的基本通信技术

四种信道复用技术

复用技术

复用技术是指一种在传输路径上综合多路信道然后恢复原机制或解除终端各信道复用技术的过程。

将多种不同的信号在同一信道上进行传输，复用技术主要是用于解决不同信号传输时应该如何区分。

频分复用 FDM

频分多路复用，是在适于某种传输媒质的传输频带内，若千个频谱互不重叠的信号卡并传输的方式，简称 FDM。在每路信号进入传输频带前，先要依次搬移频率（调制），而在接收端，再搬回到原来的频段，恢复每路的原信号，从而使传输频带得到多路信号的复用。

划分不同频率来并行传输信号

时分复用 TDM

时分复用 TDM 是采用同一物理连接的不同时段来传输不同的信号，也能达到多路传输的目的。时分多路复用以时间作为信号分割的参量，故必须使各路信号在时间轴上互不重叠。时分复用（TDM，Time-division multiplexing）就是将提供给整个信道传输信息的时间划分成若干时间片（简称时隙），并将这些时隙分配给每一个信号源使用。

划分不同时间段来传输信号

波分复用 WDM

是将两种或多种不同波长的光载波信号（携带各种信息）在发送端经复用器（亦称合波器 Multiplexer）汇合在一起，并耦合到光线路的同根光纤中进行传输的技术

根据光波的波长进行传输（合波器耦合）

码分复用 CDM

码分复用（CDM，Code Division Multiplexing）是靠不同的编码来区分各路原始信号的一种复用方式，主要和各种多址技术结合产生了各种接入技术，包括无线和有线接入。

在同一时间同一频率根据传输的数据码进行区分

数据的传输方式

通过同时间传输数量分为

1. 串行传输：使用一条数据线，将数据一位一位地依次传输每一位数据占据一个固定的时间长度。只需要少数几条线就可以在系统间交换信息，特别适用于计算机与计算机、外设之间的远距离通信。
2. 并行传输：并行传输指的是数据以成组的方式，在多条并行信道上同时进行传输，是在传输中有多个数据位同时在设备之间进行的传输。

通过数据报文的双方的行为分为

1. 同步传输：同步传输的比特分组要大得多。它不是独立地发送每个字符，每个字符都有自己的开始位和停止位，而是把它们组合起来一起发送。我们将这些组合称为数据帧，或简称为帧。
   • 同步：在计算机网络中，定时的因素称为位同步。同步是要接收方按照发送方发送的每个位的起止时刻和速率来接收数据，否则会产生误差。
2. 异步传输：异步传输将比特分成小组进行传送，小组可以是 8 位的 1 个字符或更长。发送方可以在任何时刻发送这些比特组，而接收方从不知道它们会在什么时候到达。

通过传输的信号分为

1. 基带传输：传输数字信号叫做基带传输
2. 频带传输：传输模拟信号叫做频带传输（300-3400Hz）

传输方向

单工、半双工、全双工

传输对象

单播、组播、广播